DE102019109183A1 - Method for manufacturing a hollow shaft - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle aus einer rohrförmigen Vorform durch Drückwalzen, wobei beide Enden der Vorform jeweils mit wenigstens einer Umformrolle umgeformt werden, wobei eine rohrförmige Vorform (1) mit beliebigem Querschnitt verwendet und die Vorform (1) während des gesamten Herstellprozesses bis zur fertigen Hohlwelle im mittleren Rohrbereich (1a) on einem Werkstückhalter (2) gehalten wird.The invention relates to a method for producing a hollow shaft from a tubular preform by spinning, whereby both ends of the preform are each formed with at least one forming roller, using a tubular preform (1) with any cross-section and the preform (1) during the entire manufacturing process is held on a workpiece holder (2) up to the finished hollow shaft in the central pipe area (1a).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle aus einer rohrförmigen Vorform durch Drückwalzen, wobei beide Enden der Vorform jeweils mit wenigstens einer Umformrolle umgeformt werden.The invention relates to a method for producing a hollow shaft from a tubular preform by spinning, wherein both ends of the preform are each formed with at least one forming roller.
Ein solches Verfahren ist aus
Dieses bekannte Verfahren ist jedoch relativ aufwendig, da es für die Durchführung der verschiedenen Verfahrensschritte notwendig ist, die Vorform bzw. die teilweise bereits umgeformte Vorform nacheinander in unterschiedlichen Werkstückhaltern zu halten, so dass kein kontinuierlicher Umformprozess möglich ist. Außerdem ist beim Wechsel des Werkstückhalters eine aufwendige Justierung erforderlich, um eine exakte Konzentrizität der Vorform mit den Umformrollen zu gewährleisten. Ferner ist das Verfahren auf rohrförmige Vorformen beschränkt, die durch Drückwalzen abgestreckt werden können.This known method is relatively complex, however, since it is necessary to carry out the various process steps to hold the preform or the partially already formed preform one after the other in different workpiece holders, so that a continuous forming process is not possible. In addition, when changing the workpiece holder, a complex adjustment is necessary in order to ensure an exact concentricity of the preform with the forming rollers. Furthermore, the method is limited to tubular preforms which can be ironed by spinning.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Verfahren so weiterzuentwickeln, dass es einen kontinuierlichen Verfahrensablauf ermöglicht und universell einsetzbar ist.The object of the invention is to further develop such a method in such a way that it enables a continuous process sequence and can be used universally.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine rohrförmige Vorform mit beliebigem Querschnitt verwendet und die Vorform während des gesamten Herstellprozesses bis zur fertigen Hohlwelle im mittleren Rohrbereich von einem Werkstückhalter gehalten wird.This object is achieved according to the invention in a method of the type specified in that a tubular preform with any cross section is used and the preform is held by a workpiece holder during the entire manufacturing process up to the finished hollow shaft in the central pipe area.
Das Verfahren ermöglicht es, mit nur einem Werkstückhalter den gesamten Umformprozess durchzuführen, so dass das gesamte Umformverfahren kontinuierlich ablaufen kann. Dabei entfallen auch zusätzliche Justierungen, die bei einem Werkstückhalterwechsel erforderlich wären. Außerdem ist es möglich, rohrförmige Vorformen mit beliebigem Querschnitt, also nicht nur kreisringförmige Vorformen, zu verwenden, so dass sich die so hergestellte Hohlwelle für verschiedene Anwendungszwecke eignet, z.B. für die Aufnahme von Wicklungspaketen bei einem Elektromotor. Während der jeweiligen Umformung wird die Vorform relativ zur wenigstens einen Umformrolle in Drehbewegung versetzt, wozu der Werkstückhalter mit der Vorform und/oder die wenigstens eine Umformrolle angetrieben wird.The method makes it possible to carry out the entire forming process with just one workpiece holder, so that the entire forming process can run continuously. This also eliminates the need for additional adjustments that would be required when changing the workpiece holder. In addition, it is possible to use tubular preforms with any cross section, i.e. not just circular preforms, so that the hollow shaft produced in this way is suitable for various purposes, e.g. for holding winding packages in an electric motor. During the respective deformation, the preform is set in rotary motion relative to the at least one deformation roller, for which purpose the workpiece holder with the preform and / or the at least one deformation roller is driven.
Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass eine rohrförmige Vorform mit einem polygonalen Querschnitt verwendet wird. Grundsätzlich sind beliebige Polygonalformen möglich. Bei der Umformung bleibt der polygonale Querschnitt im mittleren Rohrbereich, der vom Werkstückhalter gehalten ist, unverändert, während nur die Endbereiche rotationssymmetrisch umgeformt werden.It is particularly preferred that a tubular preform with a polygonal cross section is used. In principle, any polygonal shapes are possible. During the reshaping, the polygonal cross-section in the central tube area, which is held by the workpiece holder, remains unchanged, while only the end areas are reshaped in a rotationally symmetrical manner.
Als Vorform können sowohl gezogene als auch geschweißte Rohre verwendet werden.Both drawn and welded tubes can be used as preforms.
In ganz besonders bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beiden Enden der Vorform wenigstens teilweise gleichzeitig umgeformt werden. Damit wird einerseits die Umformzeit verkürzt, andererseits führt dies zu einer Drehmomentneutralisierung im mittleren Rohrbereich.In a particularly preferred embodiment it is provided that the two ends of the preform are at least partially reshaped at the same time. On the one hand, this shortens the forming time and, on the other hand, results in a torque neutralization in the middle of the tube.
Je nach Anforderungen an die fertige Hohlwelle ist bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens ein Ende ein- oder mehrfach abgestuft wird, d.h. es werden axial aneinander angrenzende Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern erzeugt.Depending on the requirements for the finished hollow shaft, it is preferably provided that at least one end is stepped one or more times, i.e. axially adjoining areas with different diameters are generated.
Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, dass in wenigstens ein Ende eine Außen- und/ oder Innenprofilierung eingebracht wird.Furthermore, it is advantageously provided that an outer and / or inner profile is introduced into at least one end.
Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass vor dem Einbringen der Außen- und/oder Innenprofilierung in das wenigstens eine Ende ein ggf. profilierter Innendorn axial eingeführt wird.It is further provided that before the introduction of the outer and / or inner profiling into the at least one end, a possibly profiled inner mandrel is axially inserted.
Wenn die fertige Hohlwelle an beiden Enden eine Außen- oder Innenprofilierung aufweisen soll, ist entsprechend vorgesehen, dass in beide Enden jeweils ein Innendorn eingeführt wird. Zum Einbringen einer Außenprofilierung wird wenigstens eine entsprechend profilierte Umformrolle und ein nicht profilierter Innendorn und zum Einbringen einer Innenprofilierung wird wenigstens eine nicht profilierte Umformrolle und ein profilierter Innendorn verwendet.If the finished hollow shaft is to have an outer or inner profile at both ends, provision is accordingly made for an inner mandrel to be inserted into each end. At least one correspondingly profiled forming roller and a non-profiled inner mandrel are used to introduce an outer profile, and at least one non-profiled forming roller and a profiled inner mandrel are used to introduce an inner profile.
Es kann ganz besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die beiden Innendorne stirnseitig kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden werden. Die stirnseitigen Enden der beiden Innendorne können z.B. eine Stirnverzahnung aufweisen und werden axial gegeneinander gedrückt und dadurch verriegelt, so dass entstehende seitliche Radialkräfte abgefangen werden können.It can very particularly preferably be provided that the two inner mandrels are connected to one another in a force-locking and / or form-locking manner at the end. The front ends of the two inner mandrels can e.g. have a spur toothing and are axially pressed against each other and thereby locked, so that lateral radial forces can be absorbed.
Schließlich ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Umformung wenigstens zeitweise unter Wärmebeaufschlagung erfolgt. Die Wärme kann beispielsweise induktiv erzeugt werden und durch diese Wärmeaufbringung kann gleichzeitig eine Härtung des Bauteiles erreicht werden.Finally, it is advantageously provided that the deformation takes place at least temporarily Heat application takes place. The heat can be generated inductively, for example, and hardening of the component can be achieved at the same time through this application of heat.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigen in
-
1 einen Längsschnitt durch eine rohrförmige Vorform, -
2 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in1 mit drei verschiedenen Ausführungsformen, -
3 eine perspektivische Darstellung der in einem mittleren Rohrbereich von einem Werkstückhalter gehaltenen Vorform während der Umformung, -
4 eine Seitenansicht der3 , teilweise im Längsschnitt, -
5 einen Längsschnitt durch eine fertige Hohlwelle, -
6 ein Detail X in5 , -
7 ein Detail Y in5 , -
8 einen Längsschnitt durch eine Hohlwelle während der Umformung unter Verwendung zweier geteilter Innendorne, -
9 eine Abwandlung der8 mit zwei in Axialrichtung formschlüssig miteinander verbundenen Innendornen, -
10 eine perspektivische Darstellung der beiden Innendorne nach9 , -
11 einen Endbereich einer Vorform mit einer eine radiale und axiale Kraft aufbringenden Umformrolle und -
12 eine perspektivische Darstellung der11 .
-
1 a longitudinal section through a tubular preform, -
2 a section along the line AA in1 with three different designs, -
3 a perspective view of the preform held in a central tube area by a workpiece holder during the forming process, -
4th a side view of the3 , partly in longitudinal section, -
5 a longitudinal section through a finished hollow shaft, -
6th a detail X in5 , -
7th a detail Y in5 , -
8th a longitudinal section through a hollow shaft during forming using two split inner mandrels, -
9 a modification of the8th with two inner mandrels positively interconnected in the axial direction, -
10 a perspective view of the twoinner mandrels 9 , -
11 an end region of a preform with a forming roller which applies a radial and axial force and -
12 a perspective view of the11 .
Eine rohrförmige Vorform ist in
In
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der mittlere Rohrbereich
Um aus der rohrförmigen Vorform
Da die Vorform
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die beiden Enden
Die Umformrollen
Während der Umformung werden die Drückrollen
Durch die in den
Ausgehend von der bereits an beiden Enden
In
Zur Erzeugung der Innenprofilierung
Ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel ist in
Im Unterschied zur Ausführungsform nach
Es ist auch möglich, an wenigstens einem der beiden Enden
Der gesamte Herstellungsprozess kann allein durch Kaltumformung erfolgen. Ganz oder zeitweise kann aber auch die Umformung unter Wärmebeaufschlagung stattfinden, z.B. durch induktive Wärmeerzeugung. Dadurch kann gleichzeitig eine Härtung der Vorform
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Rohrförmige VorformTubular preform
- 1a1a
- Mittlerer RohrbereichMiddle pipe area
- 1b, 1c1b, 1c
- Endenend up
- 1b', 1c'1b ', 1c'
- Abgestufter BereichGraduated area
- 1b", 1c"1b ", 1c"
- Abgestufter BereichGraduated area
- 22
- WerkstückhalterWorkpiece holder
- 33
- UmformrollenForming rollers
- 44th
- LängsachseLongitudinal axis
- 55
- InnenprofilierungInternal profiling
- 66th
- AußenprofilierungExternal profiling
- 7,7'7.7 '
- InnendornInner mandrel
- 8,8'8.8 '
- InnendornInner mandrel
- 8a8a
- AußenprofilierungExternal profiling
- 8b8b
- StirnverzahnungSpur gear
- 99
- UmformrolleForming roller
- 9a9a
- AußenprofilierungExternal profiling
- 9b9b
- StirnverzahnungSpur gear
- 1010
- UmformrolleForming roller
- 1111
- Umformrolle Forming roller
- Faxial F axial
- axiale Kraftaxial force
- Fradial F radial
- radiale Kraftradial force
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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Legal Events
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